Кислота для пайки алюминия своими руками

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 19.09.2024

Существует распространенное убеждение, согласно которому невозможно паять или лудить алюминий (а также сплавы на его основе) не имея для этого спецоборудования.

В качестве аргумента приводится два фактора:

при контакте с воздухом на поверхности алюминиевой детали образуется химически стойкая и тугоплавкая оксидная пленка (AL₂O₃), в результате чего создается препятствие для процесса лужения;
процесс пайки существенно осложняется тем, что алюминий расплавляется при температуре 660°С (для сплавов это диапазон в пределах от 500 до 640°С). Помимо этого металл теряет прочность, когда в процессе нагрева его температура поднимается до 300°С (у сплавов до 250°С), что может вызвать нарушение устойчивости алюминиевых конструкций.

Учитывая приведенные выше факторы, осуществить пайку алюминия обычными средствами действительно невозможно. Решить проблему поможет применение сильнодействующих флюсов, в сочетании с использованием специальных припоев. Рассмотрим подробно эти материалы.

Припой

Обычно в качестве основы легкоплавкого припоя используются: олово (Sn), свинец (Pb), кадмий (Cd), висмут (Bi) и цинк (Zn). Проблема в том, что алюминий в этих металлах практически не растворяется (за исключением цинка), что делает соединение ненадежным.

Применив флюс с высокой активностью и проведя должным образом обработку мест соединения, можно использовать припой на оловянно-свинцовой основе, но лучше отказаться о такого решения. Тем более, что паянное соединение на основе системы Sn-Pb обладает низкой устойчивостью к коррозии. Нанесение лакокрасочного покрытия на место пайки позволяет избавится от этого недостатка.

Для пайки алюминиевых деталей желательно использовать припой на основе кремния, меди, алюминия, серебра или цинка. Например 34A, который состоит из алюминия (66%), меди (28%) и кремния (6%), или более распространенный ЦОП-40 (Sn – 60%, Zn – 40%).

Припой отечественного производства – ЦОП-40

Заметим, что чем больше процентное содержание цинка в составе припоя, тем прочнее будет соединение и выше его устойчивость к коррозии.

Флюс отечественного производства

Для высокотемпературной пайки следует приобрести флюс, выпускаемы под маркой 34А. Он состоит из хлористого калия (50%), хлорида лития (32%), фторида натрия (10%) и хлористого цинка (8%). Такой состав наиболее оптимален, если производится высокотемпературная пайка.

Рекомендуемый флюс для паки при высокой температуре

Подготовка поверхности

Прежде чем начинать лужение, необходимо выполнить следующие действия:

обезжирить поверхность при помощи ацетона, бензина или любого другого растворителя;
удалить оксидную пленку с места, где будет производится пайка. Для зачистки используется наждачная бумага, абразивный круг или щетка с щетиной из стальной проволоки. В качестве альтернативы можно применить травление, но эта процедура не так сильно распространена в силу своей специфичности.

Следует учитывать, что полностью оксидную пленку удалить не получится, поскольку на очищенном месте моментально появляется новое образование. Поэтому зачистка производится не с целью полного удаления пленки, а для уменьшения ее толщины, чтобы упростить флюсу задачу.

Нагрев места пайки

Для пайки небольших деталей можно воспользоваться паяльником мощностью не менее 100Вт. Массивные предметы потребуют более мощного нагревательного инструмента.

Паяльник мощностью 300 Вт

Наиболее оптимальный вариант для нагрева — использование газовой горелки или паяльной лампы.

Простая газовая горелка

При использования горелки в качестве нагревательного инструмента следует учесть следующие нюансы:

нельзя перегревать основной металл, поскольку он может расплавиться. Поэтому в процессе необходимо регулярно контролировать температуру. Делать это можно, касаясь припоем нагреваемого элемента. Расплавление припоя даст знать, что достигнута необходимая температура;
не следует использовать кислород для обогащения газовой смеси, поскольку он способствует сильному окислению металлической поверхности.

Инструкция по пайке

Процесс пайки алюминиевых деталей не имеет своих отличительных особенностей, он осуществляется также как со сталью или медью.

Алгоритм действий следующий:

обезжиривается и зачищается место пайки;
производится фиксация деталей в нужном положении;
нагревается место соединения;
прикасаются стержнем припоя (содержащим активный флюс) к месту соединения. Если используется безфлюсовый припой, то для разрушения пленки оксида наносится флюс, после чего трут твердым куском припоя по месту пайки.

Для разрушения пленки оксида алюминия также используется щетка со щетиной из стальной проволоки. При помощи этого простого инструмента производят растирание расплавленного припоя по алюминиевой поверхности.

Что делать при отсутствии нужных материалов?

Когда нет возможности подготовить все необходимые для пайки материалы, можно использовать альтернативный способ, при котором применяется припой на оловянной или оловянно-свинцовой основе. Что касается флюса, то он заменяется канифолью. Чтобы не образовывалась новая пленка оксида алюминия на месте старой, зачистка производится под слоем расплавленной канифоли.

Паяльник, помимо своего прямого назначения, будет использоваться как инструмент, разрушающий оксидную пленку. Для этого на его жало надевается специальный скребок. Увеличить результативность процесса можно, добавив в канифоль металлических опилок.

Процесс производится следующим образом:

нагретым луженым паяльником расплавляют канифоль в месте пайки;
когда канифоль полностью покрывает поверхность, начинают тереть об нее жалом паяльника. В результате этого металлические опилки и жало разрушают пленку оксида алюминия. Поскольку слой расплавленной канифоли не позволяет проникать воздуху к алюминиевой поверхности, на ней не образовывается оксидная пленка. По мере того, как производится разрушение пленки, будет происходить лужение детали;
когда процесс лужения завершен, детали соединяют и прогревают, пока не будет достигнута температура плавления припоя.

Необходимо предупредить, что процесс пайки алюминия без специальных материалов — довольно хлопотный процесс без гарантии успешного завершения. Поэтому лучше не тратить на такую работу свои силы и время, тем более, что качество и надежность такого соединения будут сомнительными.

Гораздо проще купить активный флюс и высокотемпературный припой, при помощи которых пайка алюминия даже в домашних условиях не вызовет затруднений.

К числу одних из самых распространенных металлов относится алюминий. Он встречается не только на производстве, но и в домашних условиях. И иногда возникает необходимость соединить между собой некоторые детали из алюминия или его сплавов. Однако сделать это, не имея специального оборудования, не так уж и просто. Поэтому следует рассмотреть варианты, как паять алюминий паяльником в домашних условиях, и что для этого потребуется.

Почему возникают проблемы с пайкой алюминия

Данный металл отличается легкостью, гибкостью, а благодаря образуемой на его поверхности оксидной пленке, он не вступает в реакцию с продуктами и агрессивными компонентами. Но именно эта особенность алюминия и создает трудности при спайке этого металла.

Однако существует несколько вариантов для решения проблемы. И, чтобы узнать, как припаять алюминий к меди оловом паяльником, или детали из других металлов, нужно рассмотреть их более детально.

Подготовка к пайке алюминиевых деталей

На этапе подготовки нужно провести качественную зачистку поверхностей от краски, если она есть, и загрязнений. Затем следует обезжирить детали бензином, ацетоном или другим подходящим растворителем.

А также следует обязательно удалить оксидную пленку, которая всегда появляется на поверхности металла после контакта с воздухом.

Важно! Без предварительной подготовки к пайке добиться качественного сцепления между деталями не удастся.

Как удалить оксидную пленку

Снять оксидную пленку с алюминия дома можно механическим путем. Для этого рекомендуется использовать углошлифовальную машину, щетку по металлу, наждачку, специальную сетку из нержавеющей проволоки.

Также провести зачистку можно химическим способом при помощи кислоты. Но в домашних условиях он применяется крайне редко.

Важно! После удаления оксидная пленка полностью не исчезнет, но станет значительно тоньше, что позволит провести качественную спайку.

Используемые в работе материалы

Для качественной пайки алюминия следует использовать специально подобранные флюсы и припои. Это позволит провести качественно работу.

Флюсы для пайки алюминия

Флюсом называется вспомогательный компонент, который препятствует образованию оксидной пленки во время пайки. Также его функция заключается в обеспечении хорошего смачивании поверхности жидким припоем, что обеспечивает надежное сцепление.

Но при отсутствии флюса его можно заменить трансформаторным маслом, предварительно зачистив поверхности наждачной бумагой. Это позволит замедлить процесс образования оксидной пленки.

Канифоль

Этот вид флюса является самым востребованным. Канифоль можно применять для пайки любых металлов. Но в случае с алюминием работу следует выполнять без доступа воздуха, что значительно осложняет ее проведение. В итоге время на выполнение пайки требуется больше, а эффективность низкая.

Важно! При использовании канифоли качество соединения алюминия не отличается особой прочностью.

Порошковый флюс

Для пайки алюминия можно применять порошковые флюсы вместе с газовой горелкой. При проведении работ нельзя добавлять к пламени кислород, так как это вызывает окисление алюминия.

Наиболее распространенные порошковые флюсы:

бура (смесь натриевой соли и борной кислоты);
активный флюс Ф-34А (содержит хлориды калия, лития, цинка и хлорид цинка);
ацетилсалициловая кислота;
активный паяльный жир.

Жидкий флюс

Эту разновидность флюсов можно наносить на поверхность тонким слоем. Но при этом они испаряются намного быстрее и способны выделять обжигающие пары.

Наиболее популярные виды:

флюс Ф-61— рекомендован для низкотемпературной пайки;
флюс Ф-64 — разрушает даже достаточно прочную оксидную пленку;
Castolin Alutin 51 L — подходит для работы при температуре от 160 градусов.

Припой для пайки алюминия и его сплавов

С целью пайки данного металла рекомендуется применять припои из таких материалов, как алюминий и цинк. При этом они могут содержать различные добавки, что улучшает их функциональность.

Самые популярные импортные припои для алюминия:

HTS-2000;
Castolin 192FBK;
Castolin 1827;
Chemet Aluminium 13;
Chemet Aluminium 13-UF.

Важно! Припой должен хорошо смачивать поверхности деталей, иначе провести качественную пайку не удастся.

Отечественные припои и их качество

Использовать для работы с алюминиевыми деталями в домашних условиях можно и отечественные припои. Они не уступают по эффективности импортным, но стоят на порядок дешевле.

Самые популярные из них:

Сравнение припоев для пайки алюминия

А что касается HTS-2000, то отзывы в основном негативные, так ка припой отличается тягучей консистенцией и для его разравнивания на поверхности следует прибегать к стальным инструментам.

Castolyn 192FBK также характеризуется высокой текучестью. Он идеально подходит для того, чтобы запаять небольшие отверстия, а при использовании его для больших дыр может проваливаться внутрь алюминиевых деталей.

Порошковая проволока

Этот материал можно применять только при сварке алюминия, а не пайке. Поэтому нельзя путать эти два совершенно разных вида работ по соединению деталей. Применение порошковой проволоки дает возможность проводить сварку без газа.

Источники нагрева

Чтобы правильно спаивать детали, нужно не только знать какие флюсы и припои можно применять, но и как паять дома алюминий паяльником, используя разные источники нагрева.

Паяльник для пайки алюминия

При использовании паяльника нужно учитывать размер деталей для соединения. Количества тепла от источника должно поступать больше, чем будет его рассеиваться. Примерно на 1 тыс. кв. см алюминия рассеивается около 50 Вт тепловой мощности. Значит, для спаивания деталей с такой суммарной площадью, нужно использовать паяльник мощностью 90-100 Вт.

Горелки для пайки алюминия

Если нужно спаять толстые алюминиевые листы, то лучше использовать газовые горелки. Преимущество такого источника в том, что он бесконтактно доносит тепло и характеризуется высокой скоростью разогрева.

Важно! При использовании горелки детали могут даже не успеть нагреться, как уже будут спаяны.

Спаивание компонентов из алюминия

Спаять алюминий в домашних условиях паяльником можно, как при высокой, так и низкой температуре. Но процесс проведения работ в этих случаях несколько отличается.

Пайка алюминия в высокотемпературном режиме

Этот метод применяется для соединения элементов крупного размера. К этой категории относятся алюминиевые детали с толстой стенкой и повышенной массой. В этом случае температура разогрева должна быть в пределах 550-650 °С. В качестве источника тепла следует использовать горелку, работающую на газу.

Пайку нужно проводить после нагрева деталей до нужной температуры, что приведет к плавлению твердого припоя.

Пайка алюминия в низкотемпературном режиме

Такой метод пайки больше подходит для сцепления мелких деталей, алюминиевых проводов, кабелей. В этом случае достаточно температуры 250-450 °С. Для этого режима проведения работ нужно применять жидкие припои.

Что лучше: сварка или пайка алюминия

Однозначно сказать, что лучше сварка или пайка алюминия нельзя. Это зависит от предназначения деталей и профессионализма человека. Для опытного сварщика естественно более приемлемым вариантом является сварка, а мастеру с паяльником подходит больше пайка.

При необходимости починить радиатор лучше использовать пайку, так как это намного дешевле, а для проведения более ответственных работ больше подойдет сварка.

Пайка алюминия процесс сложный, но выполнить его можно самостоятельно в домашних условиях. Однако проведения работы без использования специальных материалов не дает гарантии качественного сцепления деталей. Это приведет только к бесполезно потраченному времени и усилиям. Поэтому нужно сразу подготовиться к процедуре, чтобы провести ее качественно и быстро.

Пайка алюминия достаточно сложный технологический процесс. Помимо оксидной пленки на поверхности алюминия, процесс затруднён необходимостью воздействия более высоких температур, чем при пайке меди. Тем не менее, паять алюминий можно, поскольку для этих целей были разработаны специальные флюсы.

Основная задача флюса для низкотемпературной пайки алюминия, это растворение оксидной пленки, которая мешает нормальному растеканию припоя и соединению деталей. Для пайки алюминия применяются только активные флюсы, в составе которых имеется кислота. Абсолютно не подходит для этих целей канифоль, и другие, подобные ей, неактивные флюсы.

Состав флюса для алюминия

Основными компонентами активных флюсов для пайки алюминия при температуре ниже 300 градусов, это органические кислоты и их амиды, а также триэтаноламин. Наибольшей активностью отличаются олеиновая, элаидиновая, муравьиная и уксусная кислота.

Связано это с тем, что активность всех вышеперечисленных кислот повышается с ростом температуры. Поэтому воздействуя на оксид Al2O3, они способны полностью разрушить его, что даст припою нормально пристать к поверхности спаиваемых деталей из алюминия.

Марки флюсов для пайки алюминия

Флюс Ф59А — предназначен для низкотемпературной пайки алюминия, а также сплава АМц с медью и сталью, при температуре от 150 до 320 градусов.

Флюс Ф61А — кроме пайки алюминия предназначен для спаивания деталей из оцинкованного железа, меди и бериллиевой бронзы. Температура работы с флюсом, как и в предыдущем случае, составляет 150-320°С.

Флюс Ф54А — состоит на 82% из триэтаноламина. Данный флюс также предназначен для пайки алюминия и его сплавов в домашних условиях.

Флюс Ф64 — подходит для пайки алюминия и дюралюминия.

Данный вариант флюса для алюминия чем-то напоминает паяльный флюс ЛТИ-120, который предназначен для пайки меди, никеля и углеродистой стали. При нанесении флюса Ф-64 на поверхность алюминиевых деталей, и под воздействием высоких температур, он способен разрушить прочную плёнку оксида алюминия, очистив тем самым металл для нормального растекания припоя.

Где можно использовать флюс Ф-64

Активный флюс для пайки алюминия Ф-64 можно применять:

Для спаивания скрутки алюминиевых проводов. Таким образом, можно паять алюминиевые и медные провода обычным паяльником. Правда мощность паяльника должна быть достаточно большой, не менее 100 Вт. В противном случае, пайка алюминия может быть затруднена.
Для пайки колб конденсаторов и алюминиевых радиаторов.
Других деталей из алюминия и его сплавов.

Отдельного внимания заслуживает вопрос о том, чем паять алюминий. Для пайки можно использовать как электрический паяльник, так и небольшую газовую горелку. Если пайка алюминия происходит с использованием электрического паяльника, то, он должен быть достаточной мощности, чтобы разогреть припой.

Так, например, для скрутки проводов сечением не более 2,5 мм², вполне хватить электрического паяльника мощностью в 40-60 Вт. При пайке более толстых жил, в 4 и более мм², уже будет нужен паяльник мощностью от 100 Вт.

При использовании любого активного флюса, в том числе и для пайки алюминия, не стоит забывать об удалении его остатков после выполнения работ. Для удаления большинства флюсов с поверхности металла достаточно воспользоваться куском мягкой ткани смоченной в обычной воде.

Народные советы по пайке алюминия

Проблемы, связанные с пайкой алюминия объясняются тем, что поверхность этого металла покрыта тонкой, эластичной и весьма прочной пленкой окисла – Al2O3. Удалить ее механическими методами не удается, т.к. при соприкосновении чистой поверхности алюминия с воздухом или водой, он моментально опять покрывается пленкой окисла. Обычные флюсы не растворяют окись.

Для механической очистки от окисла рекомендуют зачищать поверхность под пленкой масла, но в этом случае масло должно быть совершенно обезвожено, для чего его надо в течение некоторого времени прогреть при температуре 150-200°C.

Рекомендуется применять минеральные масла, лучше вакуумные ВМ-1, ВМ-4.

Есть советы применять для этой цели ружейное щелочное масло, на сколько оно эффективно, трудно сказать, т.к. вероятно, если масло содержит щелочь, то и воду тоже. Существуют паяльники, у которых на жале укреплен для зачистки стальной скребок.

Предлагается также зачистка поверхности с помощью грубых железных опилок, которые растираются по поверхности под слоем масла или канифоли жалом паяльника совместно с припоем, опилки здесь выполняют роль абразива, одновременно происходит облуживание, я пробовал этот способ, соединение получается непрочное, по-видимому вследствие точечного облуживания алюминия.

Вероятно, более надежную пайку можно получить, облуживая алюминий по подслою меди, нанесенному на поверхность алюминия электролитически. Возможно, для тех же целей может служить и подслой цинка, нанесенного также, как в рецепте по хромированию алюминия. Более надежно пленка окисла удаляется при помощи специальных активных флюсов.

Хорошо также сочетать механическую обработку поверхности с применением активных флюсов.

Ниже приведенны рецепты некоторых флюсов.

1. Олеиновая к-та 20 г. Йодистый литий (LiI) 2-3 г. ж. Химия и Жизнь, 11/1988, стр. 78

2. Хлористый цинк (ZnCl2) 85 % 90 % 95 % Хлористый аммоний (NH4Cl) 10 % 8 % – Фтористый натрий (NaF) 5 % 2 % 5 %

3. Хлористый натрий (NaCl) 6,5 % Сернокислый натрий (Na2SO4) 4 % Хлористый литий (LiCl) 23,5 % Хлористый калий (KCl) 56 % Криолит (Na3AlF6) 10 %

4. Флюс Ф59А Кадмий борфторид (Cd[BF4]2) 10 % Цинк борфторид (Zn[BF4]2) 3 % Аммоний борфтрид (NH4BF4) 5 % Триэтаноламин 82 %

5. Натрий фтористый (NaF) 10 % Цинк хлористый (ZnCl2) 3 % Литий хлористый (LiCl) 5 % Калий хлористый (KCl) 82 %

6. . К известным методам пайки алюминия я предлагаю добавить еще один, очень простой. Зачищенное и обезжиренное место пайки покрывают с помощью паяльника тонким слоем канифоли, а затем сразу же натирают таблеткой анальгина (бенальгина). После этого облуживают поверхность припоем ПОС-50 (или близким к нему), прижимая к ней с небольшим усилием жало слегка перегретого паяльника. С облуженного места ацетоном смывают остатки флюса, еще раз осторожно прогревают и снова смывают флюс. Спаивание деталей производят обычным образом.

А. ГЛОТОВ с. Галиевка Воронежской обл. (Радио 5-86, с.37)

7. Отрывок из книги о спайке алюминиевых проводов с медными способом погружения в ванну с припоем. Ниже приводится описание операций по выполнению соединений.

С концов катушек из алюминиевого провода удаляют эмалевую изоляцию на длине 60-70 мм, с концов медных проводов удаляют оплетку и резиновую изоляцию на длине 35-40 мм, оголенные жилы зачищают до блеска.

Зачищенные концы тщательно протирают бязевым тампоном, смоченным ацетоном или бензином. Перерыв между зачисткой и лужением или сваркой не должен превышать 2-3 ч.

Лужению подвергают все зачищенные концы проводов, за исключением свариваемых контактным нагревом. Концы алюминиевых катушек окунают в ванну с флюсом Ф59А, а концы медных проводов (выводов) - с флюсом КСп. Затем концы погружают в ванну с расплавленным припоем П250А с температурой 310-320 °С или П300А с температурой 370-380 °С на 3-10 сек до прекращения пара и дыма.

Облуженные концы стряхивают для удаления излишков припоя, не позже чем через 1-1,5 ч очищают волосяной щеткой от остатков флюса Ф59А, промывают сначала в горячей проточной воде, затем в холодной проточной воде и протирают насухо чистым бязевым тампоном. Остатки флюса КCп после лужения не удаляют. Лучше всего паять алюминий с помощью специального ультрозвукового паяльника.

Читайте также: